Чугун

Чугун

Чугун - это железоуглеродистый сплав, содержащий более 2,14% углерода. Однако указанная граница (2,14% C) относится только к двойным железоуглеродистым сплавам или сплавам, содержащим сравнительно небольшое число примесей. Вопрос о границе между сталями и чугунами в высоколегированных железоуглеродистых сплавах, т.е. содержащих ещё большее количество других элементов, кроме железа и углерода, является спорным. Железоуглеродистые сплавы затвердевают с образованием эвтектики. Чугун - важнейший первичный продукт черной металлургии. Чугун вторичной плавки - один из основных конструкционных материалов, используемый как литейный сплав. Чугун отличается от стали по составу - более высоким содержанием углерода, по технологическим свойствам - лучшими литейными качествами, малой способностью к пластической деформации (в обычных условиях не поддаётся ковке).

Основные типы чугуна

По степени графитизации, формам графита и условиям их образования различают следующие типы чугунов:

1. белый,
2. половин¬чатый,
3. серый с пластинчатым графитом,
4. высокопрочный с шаровидным графитом
5. ковкий.

Белый чугун

Белым называется чугун, у которого почти весь углерод находится в химически связанном состоянии. Белый чугун весьма тверд, хрупок и очень трудно обрабатывается резцами (даже из твердых сплавов). Отливки из белого чугуна из-за большой твердости и хрупкости имеют ограниченное применение. Они применяются как износостойкие, коррозионностойкие и жаростойкие. Белым чугун называется потому, что вид излома у него светло-кристаллический, лучистый.

Половинчатый чугун

Половинчатый чугун характерен тем, что наряду с карбидной эвтектикой в структуре имеется и графит. Это означает, что количество связанного углерода превосходит его предельную растворимость в аустените в реальных условиях затвердевания. Структура половинчатого чугуна — ледебурит + перлит + графит. В легированных и термически обработанных чугунах можно получить мартенсит, аустенит или игольчатый тростит. Половинчатым чугун называется потому, что вид излома у него представляет собой сочетание из светлых и темных участков кристаллического строения. Половинчатый чугун тверд и хрупок; применение изделий из половинчатого чугуна ограничено. Чаще всего эта структура встречается в отбеленных отливках в качестве переходной зоны между отбеленным слоем и графитизированной частью.

Серый чугун

Серый чугун наиболее распространенный машиностроительный материал. Главное отличие серого чугуна заключается в том, что графит в плоскости шлифа имеет пластинчатую форму. Когда пластинки очень дисперсны, графит называют дисперсным или точечным Получение пластинчатой формы графита не требует термообработки или обязательного модифицирования. Пластинчатый графит различают по степени изолированности, характеру расположения, форме и размерам пластинок.

Высокопрочный чугун

Принципиальное отличие высокопрочного чугуна от других видов чугуна заключается в шаровидной форме графита, которая получается главным образом путем введения в жидкий чугун специальных модификаторов (Mg, Се). Поэтому высокопрочный чугун часто называют магниевым, хотя в ГОСТе он назван «высокопрочным». Размеры и количество графитных включений бывают различными. Шаровидная форма графита является наиболее благоприятной из всех известных форм. Шаровидный графит меньше других форм графита ослабляет металлическую основу. Металлическая основа высокопрочного чугуна бывает в зависимости от требуемых свойств перлитной, перлит но-ферритной и ферритной. Путем легирования и термообработки можно получить аустенитную, мартенситную или игольчато-тростильную основу.Отливки из высокопрочного чугуна так же, как и серого чугуна, могут производиться любой толщины.

Ковкий чугун

Главное отличие ковкого чугуна заключается в том, что графит в нем имеет хлопьевидную или шаровидную форму. Хлопьевидный графит бывает различной компактности и дисперсности, что отражается на механических свойствах чугуна. Промышленный ковкий чугун производится главным образом с ферритной основой; в ней однако всегда имеется перлитная кайма. В последние годы стали широко применяться чугуны с феррито-перлитной и перлитной основой. Чугун с ферритной основой обладает большой пластичностью. Излом у ферритного ковкого чугуна черно-бархатистый; с увеличением количества перлита в структуре излом становится значительно светлее. Отливки из ковкого чугуна бывают ограниченной толщины, обычно не более 40—50 мм. Толщина отливок лимитируется трудностью получения сквозного отбеливания.

Классификация чугунов

Классифицировать чугуны можно по механическим и специальным свойствам. По механическим свойствам чугунные отливки делят по:

1. твердости (НВ — твердость по Бринеллю);
2. прочности (σв — предел прочности при растяжении);
3. пластичности (δ —относительное удлинение).

Очень удобным является следующее деление:

По твердости

1. Мягкие чугуны - ΗВ до 149
2. Средней твердости - НВ = 149— 197
3. Повышенной твердости - ΗВ = 197 — 269
4. Твердые - ΗВ выше 269

По прочности

1. Обыкновенной прочности - σв до 20 кг/мм2
2. Повышенной прочности - σв = 20 — 38 кг/мм2
3. Высокой прочности - σв = 40 кг/мм2 и выше

Обыкновенной прочности бывают только серые чугуны. Повы¬шенной прочности бывают серые и ковкие чугуны, высокой проч¬ности ковкие чугуны и чугуны с шаровидным графитом.

По пластичности

1. Непластичные - δ до 1 %
2. Малопластичные - δ = 1-5%
3. Пластичные - δ = 5-10%
4. Повышенной пластичности - δ выше 10%